WO2016108339A1 - Method for implementing display system capable of switching between three-dimensional and two-dimensional images in integral imaging using mask panel - Google Patents

Method for implementing display system capable of switching between three-dimensional and two-dimensional images in integral imaging using mask panel Download PDF

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WO2016108339A1
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dimensional
mask panel
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오용석
신동학
이병국
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동서대학교산학협력단
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    • H04N13/361Reproducing mixed stereoscopic images; Reproducing mixed monoscopic and stereoscopic images, e.g. a stereoscopic image overlay window on a monoscopic image background

Definitions

  • the present invention relates to a method for implementing a display system that can be switched to three-dimensional and two-dimensional images in an integrated image using a mask panel, and more particularly, to selectively express two-dimensional and three-dimensional images using a mask panel.
  • the present invention relates to a method for implementing a display system capable of converting from an integrated image using a mask panel capable of simultaneously displaying a 2D image and a 3D image to 3D and 2D images.
  • Glasses-free three-dimensional display device is considered as one of the next generation display technology that can lead the new market of the display industry.
  • This integrated imaging technology is a method of making a 3D image by using a lens array in addition to a conventional display device.
  • the structure of the system is simple and there is an advantage that can easily create a three-dimensional color image.
  • an active pinhole array for example, there is an active pinhole array, an LED array, or the like.
  • 1 is a schematic diagram showing the basic principle of the integrated image system.
  • the principle of reproducing the 3D object 110 as a 3D image 210 is that element images are captured by the image acquisition device 130 after the light from the 3D object 110 passes through the lens array 120.
  • the element images collected by the image acquisition step 100 and the image acquisition step 100 are displayed on the display apparatus 230 and then reproduced as a 3D image 210 in space through the lens array 220. It consists of a video playback step 200.
  • the integrated image technology is largely divided into the image acquisition step 100 and the image reproduction step 200 as shown in FIG.
  • various images formed by the lens array 120 are recorded in an image acquisition device 130 such as a CCD camera.
  • the images recorded in the image acquisition device 130 are called elemental images.
  • the recorded element images are displayed on the display apparatus 230 so that the 3D image can be restored in the space through the lens array 220 as in the case of acquiring the element images. do.
  • the element images of the image acquisition step 100 and the element images 230 of the image reproduction step 200 are substantially the same.
  • the element image is enlarged to a predetermined size, and the enlarged respective elements Generating a reconstructed image by adding pixels located at the same coordinates of the image; Measuring a blur metric value of each reconstructed image; Selecting a reconstructed image corresponding to an inflection point of the blur metric value according to a focal length as a focus image; Generating an erosion image through an erosion operation of subtracting each pixel value of a corresponding erosion mask from each pixel value of the focus image; And it is described an integrated image restoration method comprising the step of mapping the erosion image to the reconstruction image.
  • Integrated imaging technology can be classified into two types according to the distance g between the lens array and the display device.
  • the former g? F is called resolution-priority integral imaging (RPII) or defocused mode integral imaging.
  • One point of the element image is imaged through the lens to form an integrated beam.
  • the resolution of the 3D image can be increased, but the depth region is drastically reduced.
  • DPII depth-priority integral imaging
  • focused mode integral imaging This case is called depth-priority integral imaging (DPII) or focused mode integral imaging.
  • the depth area for displaying a 3D image can be maximized, but the resolution of the 3D image is low.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides an integrated image display system capable of selectively expressing two-dimensional and three-dimensional images using a mask panel, or simultaneously expressing two-dimensional and three-dimensional images.
  • the user can enjoy various modes of video according to user's taste.
  • a method for implementing a display system capable of converting an integrated image using a mask panel into a 3D and 2D image is performed by sequentially displaying a lens array and a mask panel by a display device.
  • the display device is displayed in white and the 2D image is displayed on the mask panel, the viewer can observe only the 2D image.
  • the present invention provides a method for implementing a display system which can be switched to 3D and 2D images in an integrated image using a mask panel, or selectively expressing 2D images and 3D images, or displaying 2D images and 3D images. By expressing on one screen at the same time, there is a remarkable effect such as viewing various images.
  • 1 is a schematic diagram showing the basic principle of the integrated image system.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an integrated image display system using a mask panel.
  • FIG 3 is a schematic view of an operation state in the three-dimensional mode of the integrated image display system using a mask panel.
  • FIG. 4 is a schematic view of an operation state in the two-dimensional mode of the integrated image display system using a mask panel.
  • FIG. 5 is a schematic view of an operating state in a two-dimensional and three-dimensional mixed mode of an integrated image display system using a mask panel;
  • FIG. 6 is an experimental view of an integrated image display system using a mask panel.
  • FIG. 7 is a photograph of an experimental apparatus that actually configures an integrated image display system using a mask panel.
  • FIG. 9 is an enlarged photograph of a portion of the image shown in FIG. 8.
  • FIG. 9 is an enlarged photograph of a portion of the image shown in FIG. 8.
  • 10 is a resultant image photograph in a two-dimensional mode of an integrated image display system using a mask panel.
  • 11 is an image photograph in a mixed mode of an integrated image display system using a mask panel.
  • the present invention provides a method for implementing a display system capable of converting an integrated image using a mask panel into a 3D and a 2D image, wherein element images stored in the image acquisition device 130 are connected to the lens array 220 by the display device 230.
  • the display apparatus 230 is displayed in white and the mask panel 240 is displayed as a 2D image. Only two-dimensional images can be observed.
  • the observer of the display apparatus 230 may be configured.
  • the 2D image corresponding to the white area can be observed.
  • the element images pass through the lens array 220 and the mask panel 240 to display a three-dimensional image in space so that the viewer does not display white.
  • the 3D image corresponding to the remaining area of the display apparatus 230 may be observed.
  • the elementary lens refers to one small lens constituting the lens array, and elemental images of an imaging region on an image plane corresponding to the size of the elementary lens. image).
  • This set of element images is also called an elemental image array.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an integrated image display system using a mask panel.
  • the mask panel displaying the mask pattern is closely attached to the lens array.
  • the mask panel 240 may be a SLM (Spatial Light Modulator) capable of transmitting light (ON) or blocking (OFF), and LC panels are used a lot.
  • SLM Spatial Light Modulator
  • the distance between the display device 230 and the lens array 220 to display the element images is equal to f, which is a focal length of the base lens.
  • a mask pattern displayed on the mask panel 240 placed in front of the lens array 220 is changed, and the corresponding element images are temporally multiplexed.
  • the mask panel 240 is composed of a transmission area 241 through which the element images are transmitted and a blocking area 242 through which the element images are blocked.
  • the mask panel 240 includes a transmission area 241 and a blocking area 242. As the pattern changes, it means that the element images are temporally multiplexed.
  • the resolution of the displayed 3D image 210 is improved.
  • n ⁇ n different mask patterns transmission area and blocking area
  • corresponding n ⁇ n element arrays are required.
  • the 3D mode is implemented as shown in FIG. 3.
  • FIG. 3 is a schematic view of an operation state in a three-dimensional mode of an integrated image display system using a mask panel.
  • element images are displayed on the display apparatus 230, and a mask pattern corresponding to the element images is displayed on the mask panel 240.
  • time multiplexing (t 1 , t 2 ) dividing the elementary lens into two in the longitudinal direction.
  • the light rays starting from the element images are reduced in the size of the light beam while passing through the mask pattern, and cross each other in space to generate voxels.
  • the generated voxel has a size of p / 2 equal to the size of the transmissive region 241 which is the ON region of the mask panel 240.
  • the voxel size generated in space is p / 2
  • the three-dimensional resolution is two times higher than that of the conventional method.
  • FIG. 3 (a) the difference between FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b) is that the generation positions of the voxels are different, contributing to the improvement of the resolution by occupying the complementary positions.
  • a voxel is a compound word combining a volume and a pixel, and refers to a basic unit of a 3D image corresponding to a pixel, which is a basic unit of a 2D image.
  • transmissive region 241 and the blocking region 242 of the mask panel 240 alternately alternate positions with time so that a clearer 3D image 210 is displayed.
  • FIG. 4 The method for implementing the 2D mode in the integrated image display system using the mask panel is shown in FIG. 4.
  • FIG. 4 is a schematic view of an operation state in the two-dimensional mode of the integrated image display system using a mask panel.
  • the mask panel serves as a display panel displaying a two-dimensional image.
  • a set of element images is represented in the 3D mode, but in the 2D mode, all pixels of the display device 230 are displayed in white to function as a backlight.
  • the display device backlight
  • the mask panel two-dimensional display
  • an image of a special image may be generated by displaying a color such as blue or gray instead of white.
  • the backlight is used as blue, theoretically, red and green are not expressed, so only the blue two-dimensional image is visible, but in fact, the blue light of the backlight may partially pass through the red and green filters of the two-dimensional panel. Because of this, unexpected color mixing occurs to generate an image of a special image.
  • Gray means lower value than white (level 255), and the 2D image is darkened overall.
  • the resolution of the observed 2D image is the same as that of the mask panel 240.
  • the observer can experience a high-resolution clear two-dimensional image.
  • the combination of the display device (backlight) 230 and the lens array 220 may be regarded as an active backlight, and may serve two functions.
  • One is to adjust the brightness of the backlight according to the user's purpose in a software way, and the second is to generate a directional light source having a directional light by generating only some pixels of the display device 230.
  • the three-dimensional image region may be displayed independently in the three-dimensional mode and the two-dimensional image region in the two-dimensional mode.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an operation state of a mixed mode of 2D and 3D of an integrated image display system using a mask panel.
  • a white image (light source) having the same size and shape as the 2D image is displayed on the display apparatus 230, and the 2D image is independently displayed on the mask panel 240.
  • element images are displayed on the display apparatus 230, and a mask pattern is displayed on the mask panel 240.
  • This 3D / 2D mixed mode function may be a major function in a practical 3D display.
  • FIG. 6 is an experimental view of an integrated image display system using a mask panel, and shows a display experiment structure for experimentally confirming.
  • FIG. 6 is an experimental view of an integrated image display system using a mask panel, and shows a display experiment structure for experimentally confirming.
  • the thickness of the mask panel 240 was ignored.
  • a diffuser film was attached to the LCD surface.
  • the lens array has a size of 24 ′′ and the number of basic lenses is 330 ⁇ 180.
  • the focal length f of the base lens is 8 mm, the size of the base lens is 1.6 x 1.6 mm, and the viewing angle is about 11 degrees.
  • the LCD is a BenQ XL-2411t with a 24 "screen size.
  • the resolution is 1920 ⁇ 1080 and the maximum scanning rate in the vertical direction is 120 Hz.
  • Elemental images of the two objects were acquired through a virtual pinhole array having the same period as the lens array.
  • the lens division number (or time multiplexing number) is 2 ⁇ 2.
  • One mask pattern and the element images generated corresponding thereto are paired.
  • a total of four pairs of mask patterns and element images were sequentially and repeatedly displayed on the LC panel and the LCD of FIG. 7, respectively.
  • Figure 8 is a picture of the picture taken by the camera to play the video.
  • 8 (a) and 8 (b) are taken from the left and right, respectively.
  • FIG. 9 is an enlarged photograph of a portion of the image illustrated in FIG. 8, and shows a result of an experiment for confirming the resolution of a reproduced 3D image.
  • FIG. 9A is an enlarged view of a part of an image reproduced by a conventional method without using a mask
  • FIG. 9B is an enlarged view of a part of an image reproduced by a method using a mask panel.
  • FIG. 10 is a resultant image photograph in the two-dimensional mode of the integrated image display system using the mask panel, and shows the result of the experiment in the two-dimensional mode.
  • the LCD serves as a backlight.
  • two-dimensional mode was realized by displaying a high-resolution two-dimensional image instead of a mask pattern on the LC panel.
  • Figure 10 (a) is an original image of 1920 x 1080 resolution displayed on the LC panel
  • Figure 10 (b) is an observed image, it can be seen that the same high-resolution image representation as the original image can be confirmed.
  • element images and mask patterns for the 3D / 2D mixed mode are generated through a two-step process.
  • step 1 element images are generated by placing a background object and a front object in a desired position as shown in FIG.
  • the second step is the same as synthesizing the white object image and the element images having the shape and size of the two-dimensional image.
  • This area becomes the backlight for the two-dimensional image located in front.
  • a mask pattern is first created as in the 3D mode.
  • a 2D image is added to a mask pattern and synthesized.
  • the synthesized pairs of element images and mask patterns are synchronized and displayed on the LCD and the mask panel, respectively, the mixed image of the 3D image and the 2D image can be observed.
  • the 3D mode was implemented by the conventional method without using the mask panel, and only the 2D image was represented on the LC panel.
  • FIG. 11 is an image photograph in a mixed mode of an integrated image display system using a mask panel, in which FIG. 11 (a) is an image observed from the left viewpoint and FIG. 11 (b) is an image observed from the right viewpoint.
  • the two-dimensional image is also expressed in high resolution.
  • the present invention proposed a display system that can be switched to an integrated image based 3D and 2D using a mask panel, and performed an optical display experiment.
  • a method of generating element images and mask patterns suitable for three modes has been described, and a computer generated method is used. An experiment of optically displaying the generated element images and mask patterns by synchronizing them is performed.
  • the 3D image and the 2D image may be simultaneously displayed.
  • the present invention provides a method for implementing a display system which can be switched to 3D and 2D images in an integrated image using a mask panel, or selectively expressing 2D images and 3D images, or displaying 2D images and 3D images. By expressing on one screen at the same time, there is a remarkable effect such as viewing various images.

Abstract

The present invention relates to a method for implementing a display system capable of switching between three-dimensional and two-dimensional images in integral imaging using a mask panel and, more particularly, to a method for implementing a display system capable of switching between three-dimensional and two-dimensional images in integral imaging using a mask panel, in which elemental images stored in an image acquisition device are successively projected through a lens array and a mask panel onto a space and displayed as a three-dimensional image by a display device, wherein, when the display device displays white color and a two-dimensional image is displayed on the mask panel, an observer can observe only the two-dimensional image.

Description

마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법A method for implementing a display system capable of converting an integrated image using a mask panel into a 3D and 2D image
본 발명은 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마스크 패널을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표현하거나 또는, 2차원 영상과 3차원 영상을 동시에 표현할 수 있는 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for implementing a display system that can be switched to three-dimensional and two-dimensional images in an integrated image using a mask panel, and more particularly, to selectively express two-dimensional and three-dimensional images using a mask panel. Alternatively, the present invention relates to a method for implementing a display system capable of converting from an integrated image using a mask panel capable of simultaneously displaying a 2D image and a 3D image to 3D and 2D images.
무 안경식 3차원 디스플레이장치는 디스플레이 산업의 새로운 시장을 이끌 수 있는 차세대 디스플레이 기술 중에 하나로 고려되고 있다.Glasses-free three-dimensional display device is considered as one of the next generation display technology that can lead the new market of the display industry.
그러나 아직까지 사업화에 성공한 무안경식 3차원 디스플레이장치는 없지만, 다양한 기술들이 개발되고 있다.However, there are no glasses-free three-dimensional display devices that have been successfully commercialized yet, but various technologies are being developed.
이러한 기술들 가운데 집적영상(integral imaging)이 최근 주목을 받고 있다.Among these technologies, integrated imaging has recently attracted attention.
이 기술은 1908년 Lippman교수에 의해서 처음으로 제안되었지만, 당시에는 디스플레이장치의 해상도 한계로 크게 발전하지 못하였는데, 최근 고해상도의 디스플레이 등장으로 많은 연구들이 진행되어 왔다.This technique was first proposed by Professor Lippman in 1908, but did not evolve significantly due to the limitation of the resolution of the display device.
이 집적영상 기술은 기존의 디스플레이장치에 렌즈어레이(lens array)를 부가적으로 사용하여 3차원 영상을 만드는 방법이다.This integrated imaging technology is a method of making a 3D image by using a lens array in addition to a conventional display device.
따라서 시스템의 구조가 간단하며, 쉽게 3차원 컬러 영상을 만들 수 있다는 장점이 있다.Therefore, the structure of the system is simple and there is an advantage that can easily create a three-dimensional color image.
집적영상 기술의 실질적인 응용을 위해서는 3차원/2차원 변환 기능을 가지는 집적영상 기술이 요구된다.For practical application of integrated imaging technology, integrated imaging technology having a 3D / 2D conversion function is required.
최근, 이를 위한 다양한 연구들이 시도되고 있다. Recently, various studies for this have been attempted.
이 3차원/2차원 변환 기능을 위해서 다양한 장치들이 추가적으로 사용되고 있다.Various devices are additionally used for this 3D / 2D conversion function.
예를 들면 동적 핀홀어레이(active pinhole array), LED어레이(light emitting diode array) 등이 있다.For example, there is an active pinhole array, an LED array, or the like.
그러나 이러한 방법은 2차원 기능을 부가하기 위해서 기존의 집적영상 디스플레이 시스템에 복잡한 장치들이 추가적으로 사용되었다.However, this method adds complex devices to the existing integrated image display system to add two-dimensional functionality.
도 1은 집적영상방식의 기본원리를 나타내 개요도이다.1 is a schematic diagram showing the basic principle of the integrated image system.
기본적으로 3차원 물체(110)를 3차원 영상(210)으로 재생하는 원리는 3차원 물체(110)에서 나온 빛들이 렌즈어레이(120)를 통과한 뒤에 영상획득장치(130)에 의해 요소영상들로 획득되는 영상획득단계(100)와 영상획득단계(100)에 의해 수집된 요소영상들을 디스플레이장치(230)에 표현한 뒤에 렌즈어레이(220)를 통해 공간상에 3차원 영상(210)으로 재생하는 영상재생단계(200)로 구성된다.Basically, the principle of reproducing the 3D object 110 as a 3D image 210 is that element images are captured by the image acquisition device 130 after the light from the 3D object 110 passes through the lens array 120. The element images collected by the image acquisition step 100 and the image acquisition step 100 are displayed on the display apparatus 230 and then reproduced as a 3D image 210 in space through the lens array 220. It consists of a video playback step 200.
즉, 집적영상 기술은 도 1에서와 같이 크게 영상획득단계(100)와 영상재생단계(200)로 나누어진다.That is, the integrated image technology is largely divided into the image acquisition step 100 and the image reproduction step 200 as shown in FIG.
영상획득단계(100)는 렌즈어레이(120)에 의해 결상된 여러 영상들은 CCD카메라와 같은 영상획득장치(130)에 기록된다.In the image acquisition step 100, various images formed by the lens array 120 are recorded in an image acquisition device 130 such as a CCD camera.
이때, 영상획득장치(130)에 기록되는 영상을 요소영상들(elemental images)이라고 한다.In this case, the images recorded in the image acquisition device 130 are called elemental images.
역으로 영상재생단계(200)에서는 기록된 요소영상들을 디스플레이장치(230)에 표시하여, 요소영상들을 획득할 때와 같이 렌즈어레이(220)를 통과하여 공간상에 3차원 영상을 복원할 수 있게 된다.On the contrary, in the image reproducing step 200, the recorded element images are displayed on the display apparatus 230 so that the 3D image can be restored in the space through the lens array 220 as in the case of acquiring the element images. do.
실질적으로 영상획득단계(100)의 요소영상들과 영상재생단계(200)의 요소영상들(230)은 실질적으로 동일하다.Subsequently, the element images of the image acquisition step 100 and the element images 230 of the image reproduction step 200 are substantially the same.
이러한 3차원 집적영상표시방법의 종래문헌으로는 등록특허 제0891160호에 요소영상 압축 장치가 영역 분할 기법을 적용하여 요소영상을 압축하는 방법에 있어서, (a) 3차원 객체로부터 렌즈어레이를 통하여 서로 다른 시차를 가지는 요소영상을 획득하는 단계; (b) 상기 획득된 요소영상을 유사 상관도에 따라 복수의 유사한 영상을 가진 유사 영역으로 분할하는 단계; (c) 상기 각각의 유사 영역에 포함된 영상을 1차원 요소영상 배열로 재배열하는 단계; 및 (d) 상기 재배열되어 생성된 1차원 요소영상 배열을 압축하는 단계를 포함하는 영역 분할 기법을 이용한 요소영상 압축 방법이 기재되어 있다.In the conventional literature of such a three-dimensional integrated image display method is a method of compressing an element image by applying a region segmentation technique to the element image compression device in Patent No. 0891160, (a) from each other through a lens array from a three-dimensional object Obtaining an element image having another parallax; (b) dividing the obtained element image into similar regions having a plurality of similar images according to similar correlations; (c) rearranging the images included in each of the similar regions into a one-dimensional element image array; And (d) compressing the rearranged and generated one-dimensional element image array.
또 다른 종래문헌의 실시 예로는 등록특허 제0942271호에 렌즈어레이를 통해 픽업한 요소영상을 이용하여 집적영상을 복원하는 방법에 있어서, 상기 요소영상을 미리 지정된 크기로 확대하고, 상기 확대된 각 요소영상의 동일 좌표에 위치하는 픽셀을 합하여 복원 영상을 생성하는 단계; 상기 각 복원 영상의 블러 메트릭 값을 측정하는 단계; 초점 거리에 따른 상기 블러 메트릭 값의 변곡점에 상응하는 복원 영상을 포커스 영상으로 선정하는 단계; 상기 포커스 영상의 각 픽셀값에서 상응하는 침식 마스크의 각 픽셀값을 빼는 침식 연산을 통해 침식 영상을 생성하는 단계; 및 상기 복원 영상에 상기 침식 영상을 매핑하는 단계를 포함하는 집적영상 복원 방법이 기재되어 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, in a method of restoring an integrated image using an element image picked up through a lens array in Korean Patent No. 0942271, the element image is enlarged to a predetermined size, and the enlarged respective elements Generating a reconstructed image by adding pixels located at the same coordinates of the image; Measuring a blur metric value of each reconstructed image; Selecting a reconstructed image corresponding to an inflection point of the blur metric value according to a focal length as a focus image; Generating an erosion image through an erosion operation of subtracting each pixel value of a corresponding erosion mask from each pixel value of the focus image; And it is described an integrated image restoration method comprising the step of mapping the erosion image to the reconstruction image.
집적영상 기술은 렌즈어레이와 디스플레이 장치 사이의 거리(g)에 따라서 크게 두 가지 종류의 방식으로 구분할 수 있다.Integrated imaging technology can be classified into two types according to the distance g between the lens array and the display device.
첫 번째 방식은 g≠f(기초렌즈의 초점거리)인 경우이고, 두 번째 방식은 g=f인 경우로 나눌 수 있다.The first method can be divided into g ≠ f (focal length of the base lens), and the second method can be divided into g = f.
전자인 g≠f인 경우는 해상도우선 집적영상(resolution-priority integral imaging: RPII) 또는 디포커스 모드 집적영상(defocused mode integral imaging)라 부른다.The former g? F is called resolution-priority integral imaging (RPII) or defocused mode integral imaging.
요소영상의 한 점이 렌즈를 통하여 결상이 되어서 집적 빔이 만들어진다.One point of the element image is imaged through the lens to form an integrated beam.
이 방식에서는 3차원 영상의 해상도를 증가시킬 수 있지만 깊이영역이 급격히 줄어든다.In this way, the resolution of the 3D image can be increased, but the depth region is drastically reduced.
후자인 g=f인 경우는 요소영상의 한 점이 렌즈를 통하여 평행 빔으로 변하여서 집적 빔이 만들어지게 된다.In the latter case, g = f, a point of the element image is converted into a parallel beam through the lens to produce an integrated beam.
이 경우를 깊이우선 집적영상(Depth-priority integral imaging: DPII) 또는 포커스 모드 집적영상(focused mode integral imaging)라 부른다.This case is called depth-priority integral imaging (DPII) or focused mode integral imaging.
이 방식에서는 3차원 영상을 표시하는 깊이영역을 최대로 만들 수 있지만, 3차원 영상의 해상도가 낮다는 단점이 있다.In this method, the depth area for displaying a 3D image can be maximized, but the resolution of the 3D image is low.
이렇게 기존의 기본구조를 가지는 깊이우선 집적영상 기술에서는 디스플레이장치 앞에 렌즈어레이가 놓여 있기 때문에 2차원 영상을 표시할 수 없다는 문제점이 있었다.As described above, in the depth-first integrated imaging technology having a basic structure, a two-dimensional image cannot be displayed because the lens array is placed in front of the display device.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 마스크 패널을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표현하거나, 2차원 영상과 3차원 영상을 동시에 표현할 수 있는 집적영상 디스플레이 시스템을 제공하여 사용자의 취향에 따라 다양한 모드의 영상을 즐길 수 있도록 하였다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides an integrated image display system capable of selectively expressing two-dimensional and three-dimensional images using a mask panel, or simultaneously expressing two-dimensional and three-dimensional images. The user can enjoy various modes of video according to user's taste.
본 발명 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법은 영상획득장치에 저장된 요소영상들은 디스플레이장치에 의해 렌즈어레이와 마스크 패널을 순차적으로 투시되어 공간상에 3차원 영상으로 디스플레이되는 것으로, 상기 디스플레이장치가 흰색으로 표시되고 마스크 패널에는 2차원 영상이 디스플레이되면, 관측자는 2차원 영상만을 관측할 수 있는 것이다.According to the present invention, a method for implementing a display system capable of converting an integrated image using a mask panel into a 3D and 2D image is performed by sequentially displaying a lens array and a mask panel by a display device. When the display device is displayed in white and the 2D image is displayed on the mask panel, the viewer can observe only the 2D image.
따라서, 본 발명 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법은 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표현하거나 또는, 2차원 영상과 3차원 영상을 한 화면에 동시에 표현함으로써 다양한 영상을 감상할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.Therefore, the present invention provides a method for implementing a display system which can be switched to 3D and 2D images in an integrated image using a mask panel, or selectively expressing 2D images and 3D images, or displaying 2D images and 3D images. By expressing on one screen at the same time, there is a remarkable effect such as viewing various images.
도 1은 집적영상방식의 기본원리를 나타낸 개요도.1 is a schematic diagram showing the basic principle of the integrated image system.
도 2는 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템을 나타낸 개요도.2 is a schematic diagram showing an integrated image display system using a mask panel.
도 3은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 3차원 모드 시의 동작상태 개요도.3 is a schematic view of an operation state in the three-dimensional mode of the integrated image display system using a mask panel.
도 4는 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 2차원 모드 시의 동작상태 개요도.4 is a schematic view of an operation state in the two-dimensional mode of the integrated image display system using a mask panel.
도 5는 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 2차원 영상과 3차원의 혼용모드 시의 동작상태 개요도.FIG. 5 is a schematic view of an operating state in a two-dimensional and three-dimensional mixed mode of an integrated image display system using a mask panel; FIG.
도 6은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 실험도.6 is an experimental view of an integrated image display system using a mask panel.
도 7은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템을 실제로 구성한 실험장치사진.7 is a photograph of an experimental apparatus that actually configures an integrated image display system using a mask panel.
도 8은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 3차원 모드에서의 결과 영상 사진.8 is a resultant image photograph in three-dimensional mode of an integrated image display system using a mask panel.
도 9는 도 8에 도시된 영상의 일부분을 확대한 사진.FIG. 9 is an enlarged photograph of a portion of the image shown in FIG. 8. FIG.
도 10은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 2차원 모드에서의 결과 영상 사진.10 is a resultant image photograph in a two-dimensional mode of an integrated image display system using a mask panel.
도 11은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 혼용모드에서의 영상 사진.11 is an image photograph in a mixed mode of an integrated image display system using a mask panel.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100. 영상획득단계100. Image Acquisition Step
110. 3차원 물체 120. 렌즈어레이 130. 영상획득장치110. 3-D object 120. Lens array 130. Image acquisition device
200. 영상재생단계200. Video playback stage
210. 3차원 영상 220. 렌즈어레이 230. 디스플레이장치210. 3D image 220. Lens array 230. Display device
240. 마스크 패널 241. 투과영역 242. 차단영역240. Mask panel 241. Transmission area 242. Blocking area
본 발명 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법은 영상획득장치(130)에 저장된 요소영상들이 디스플레이장치(230)에 의해 렌즈어레이(220)와 마스크 패널(240)을 순차적으로 투시되어 공간상에 3차원 영상(210)으로 디스플레이되는 것으로, 상기 디스플레이장치(230)가 흰색으로 표시되고 마스크 패널(240)에는 2차원 영상이 디스플레이되면, 관측자는 2차원 영상만을 관측할 수 있는 것이다.The present invention provides a method for implementing a display system capable of converting an integrated image using a mask panel into a 3D and a 2D image, wherein element images stored in the image acquisition device 130 are connected to the lens array 220 by the display device 230. When the mask panel 240 is sequentially viewed and displayed as a 3D image 210 in a space, the display apparatus 230 is displayed in white and the mask panel 240 is displayed as a 2D image. Only two-dimensional images can be observed.
상기 디스플레이장치(230)의 일부 영역에만 흰색으로 표시되고, 상기 디스플레이장치(230)의 흰색 영역에 대응되는 마스크 패널(240)의 영역에 2차원 영상이 디스플레이되면, 관측자는 디스플레이장치(230)의 흰색 영역에 대응되는 2차원 영상을 관측할 수 있는 것이다.When only a portion of the display apparatus 230 is displayed in white and a 2D image is displayed in the region of the mask panel 240 corresponding to the white region of the display apparatus 230, the observer of the display apparatus 230 may be configured. The 2D image corresponding to the white area can be observed.
또한, 흰색으로 표시되지 않는 상기 디스플레이장치(230)의 나머지 영역에서는 요소영상들이 렌즈어레이(220)와 마스크 패널(240)을 통과하여 공간상에 3차원 영상이 디스플레이됨으로써 관측자는 흰색으로 표시되지 않는 상기 디스플레이장치(230)의 나머지 영역에 대응하는 3차원 영상을 관측할 수 있는 것이다.In addition, in the remaining areas of the display apparatus 230 that are not displayed in white, the element images pass through the lens array 220 and the mask panel 240 to display a three-dimensional image in space so that the viewer does not display white. The 3D image corresponding to the remaining area of the display apparatus 230 may be observed.
이하, 본 발명 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for implementing a display system that can be switched to 3D and 2D images in an integrated image using the mask panel according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
설명에 앞서 용어를 간단히 정리하면, 기초렌즈는 렌즈어레이를 구성하는 하나의 작은 렌즈를 말하며, 이 기초렌즈의 크기에 대응하는 결상면(image plane)위 결상영역(imaging region)을 요소영상(elemental image)이라 한다.To simplify the terminology before the description, the elementary lens refers to one small lens constituting the lens array, and elemental images of an imaging region on an image plane corresponding to the size of the elementary lens. image).
또한, 이 요소영상들의 집합을 요소영상배열(elemental image array)이라 한다.This set of element images is also called an elemental image array.
도 2는 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템을 나타낸 개요도이다.2 is a schematic diagram illustrating an integrated image display system using a mask panel.
도 2에 도시된 바와 같이 마스크 패턴이 표시되는 마스크 패널이 렌즈어레이에 밀착되어 있다.As shown in FIG. 2, the mask panel displaying the mask pattern is closely attached to the lens array.
여기서 마스크 패널로(240)는 빛을 투과(ON) 또는 차단(OFF)시킬 수 있는 SLM(Spatial light modulator)이 사용될 수 있으며, 주로 LC패널이 많이 사용된다.Here, the mask panel 240 may be a SLM (Spatial Light Modulator) capable of transmitting light (ON) or blocking (OFF), and LC panels are used a lot.
그리고 요소영상들을 표시할 디스플레이장치(230)와 렌즈어레이(220) 사이의 거리는 기초렌즈의 초점거리인 f와 같다.The distance between the display device 230 and the lens array 220 to display the element images is equal to f, which is a focal length of the base lens.
마스크 패널을 이용한 집적영상디스플레이 방식에서는 렌즈어레이(220) 앞에 놓여있는 마스크 패널(240)에 표시되는 마스크의 패턴을 바꾸면서, 이에 대응하는 요소영상들을 시간적으로 다중화한다.In the integrated image display method using the mask panel, a mask pattern displayed on the mask panel 240 placed in front of the lens array 220 is changed, and the corresponding element images are temporally multiplexed.
즉, 상기 마스크 패널(240)은 요소영상들이 투과하는 투과영역(241)과 요소영상들이 차단되는 차단영역(242)으로 구성되어 있으며, 이러한 투과영역(241)과 차단영역(242)으로 이루어진 마스크 패턴이 바뀌면서 요소영상들이 시간적으로 다중화된다는 것을 의미한다.That is, the mask panel 240 is composed of a transmission area 241 through which the element images are transmitted and a blocking area 242 through which the element images are blocked. The mask panel 240 includes a transmission area 241 and a blocking area 242. As the pattern changes, it means that the element images are temporally multiplexed.
그 결과, 디스플레이되는 3차원 영상(210)의 해상도가 향상된다.As a result, the resolution of the displayed 3D image 210 is improved.
시간다중화를 적용하여 n×n배로 3차원 영상(210)의 해상도를 증가시킨다고 하자.It is assumed that the resolution of the 3D image 210 is increased by n × n times by applying time multiplexing.
그러면 n×n개의 서로 다른 마스크 패턴(투과영역과 차단영역)과 이에 해당하는 n×n개의 요소영상 배열이 필요하다.Then, n × n different mask patterns (transmission area and blocking area) and corresponding n × n element arrays are required.
이들 마스크 패널(240)에 형성된 마스크 패턴과 요소영상들이 서로 동기화될 때, 제대로 된 3차원 복셀(Volume pixel, voxel)이 만들어지게 된다.When the mask pattern and the element images formed on the mask panel 240 are synchronized with each other, a proper three-dimensional voxel (Volume pixel, voxel) is produced.
마스크 패널을 이용하는 집적영상디스플레이 시스템에서 3차원 모드는 도 3과 같이 구현된다.In the integrated image display system using the mask panel, the 3D mode is implemented as shown in FIG. 3.
도 3은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 3차원 모드 시의 동작상태 개요도이다.3 is a schematic view of an operation state in a three-dimensional mode of an integrated image display system using a mask panel.
3차원 영상을 디스플레이기 하기 위해서는 디스플레이장치(230)에 요소영상들을 표시하고, 이에 대응하는 마스크 패턴을 마스크 패널(240)에 표시해야 한다.In order to display a 3D image, element images are displayed on the display apparatus 230, and a mask pattern corresponding to the element images is displayed on the mask panel 240.
편의상, 세로방향으로 기초렌즈를 2등분하는 시간다중화(t1 , t2)로 설명한다.For convenience, explanation is given by time multiplexing (t 1 , t 2 ) dividing the elementary lens into two in the longitudinal direction.
이에, 도 3의 (a)는 t=t1일 때의 디스플레이 시스템의 동작원리를 보여준다.Thus, FIG. 3A shows the operating principle of the display system when t = t 1 .
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 마스크 패널에 마스크 패턴(t=t1)을 표시하고 디스플레이장치에 요소영상들(t=t1)을 동시에 표현한다.As shown in FIG. 3A, a mask pattern t = t 1 is displayed on a mask panel and element images t = t 1 are simultaneously displayed on a display device.
그러면 요소영상들에서 출발한 광선들은 마스크 패턴을 통과하면서 광선빔의 크기가 감소되며, 공간에서 서로 교차되어 복셀들을 생성한다.Then, the light rays starting from the element images are reduced in the size of the light beam while passing through the mask pattern, and cross each other in space to generate voxels.
따라서, 도 3(a)의 경우, 생성된 복셀의 크기는 마스크 패널(240)의 ON 영역인 투과영역(241)의 크기와 동일한 p/2가 된다.Therefore, in the case of FIG. 3A, the generated voxel has a size of p / 2 equal to the size of the transmissive region 241 which is the ON region of the mask panel 240.
이것은 마스크 패널(240)를 사용하지 않는 기존 방식의 경우보다 1/2만큼 작아지기 때문에 복원되는 3차원 영상의 해상도는 2배로 증가됨을 의미한다.This means that the resolution of the reconstructed 3D image is doubled since the size of the reconstructed 3D image is 1/2 smaller than that of the conventional method without using the mask panel 240.
그리고 도 3의 (b)는 t=t2의 경우를 나타낸다.And in Figure 3 (b) shows a case of t = t 2.
마스크 패널(240)에 마스크 패턴(t=t2)을 표현하고, 디스플레이장치(230)에 요소영상들(t=t2)을 표시한다.The mask pattern t = t 2 is expressed on the mask panel 240, and the element images t = t 2 are displayed on the display device 230.
도 3의 (a)와 마찬가지로 공간상에 생성되는 복셀크기는 p/2이고 3차원 해상도는 기존 방식보다 2배가 향상된다.As shown in (a) of FIG. 3, the voxel size generated in space is p / 2, and the three-dimensional resolution is two times higher than that of the conventional method.
다만, 도 3(a)와 도 3(b)의 차이점은 복셀들의 생성위치가 다르다는 것인데, 빈틈없이 상호 보완적인 위치를 점유하게 되어 해상도를 향상시키는데 기여한다However, the difference between FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b) is that the generation positions of the voxels are different, contributing to the improvement of the resolution by occupying the complementary positions.
복셀이란 볼륨(volume)과 픽셀(pixel)을 합친 합성어로서 2차원 영상의 기본단위인 픽셀에 해당하는 3차원 영상의 기본단위를 일컫는다.A voxel is a compound word combining a volume and a pixel, and refers to a basic unit of a 3D image corresponding to a pixel, which is a basic unit of a 2D image.
그리고 상기 마스크 패널(240)의 투과영역(241)과 차단영역(242)은 시간에 따라 순차적으로 위치가 서로 교번되도록 함으로써 더욱 선명한 3차원 영상(210)이 표시되도록 하였다.In addition, the transmissive region 241 and the blocking region 242 of the mask panel 240 alternately alternate positions with time so that a clearer 3D image 210 is displayed.
이러한, 마스크 패널(240)의 투과영역(241)과 차단영역(242)의 교번과 디스플레이장치(230)에서의 대응하는 요소영상의 교번이 매우 빠른 속도로 행해지면, 사람 시각의 잔상 때문에 그 변화를 인지할 수 없다.When the alternation of the transmissive region 241 and the blocking region 242 of the mask panel 240 and the corresponding element images on the display apparatus 230 are performed at a very high speed, the change is caused by the persistence of human vision. I can't recognize it.
마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템에서 2차원 모드를 구현하기 위한 방법은 도 4와 같다.The method for implementing the 2D mode in the integrated image display system using the mask panel is shown in FIG. 4.
도 4는 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 2차원 모드 시의 동작상태 개요도이다.4 is a schematic view of an operation state in the two-dimensional mode of the integrated image display system using a mask panel.
2차원 모드에서는 마스크 패널이 2차원 영상을 표시하는 디스플레이 패널의 역할을 담당한다.In the two-dimensional mode, the mask panel serves as a display panel displaying a two-dimensional image.
그리고 디스플레이장치(230)는 3차원 모드에서 요소영상들의 집합이 표현했지만 2차원 모드에서는 디스플레이장치(230)의 모든 픽셀들이 흰색으로 표시함으로써 백라이트(backlight)의 기능을 한다.In the display device 230, a set of element images is represented in the 3D mode, but in the 2D mode, all pixels of the display device 230 are displayed in white to function as a backlight.
따라서, 디스플레이장치(백라이트)에서 나온 빛들이 2차원 영상을 표시하는 마스크 패널(2차원 디스플레이)을 비추면, 관측자는 2차원 영상을 볼 수 있다.Therefore, when the light from the display device (backlight) illuminates the mask panel (two-dimensional display) displaying the two-dimensional image, the viewer can see the two-dimensional image.
경우에 따라 백라이트 기능을 할 때, 흰색으로 표시하지 않고 파란색이나 회색과 같은 색상으로 표시하여 특수한 이미지의 영상을 생성할 수도 있다.In some cases, when the backlight function, an image of a special image may be generated by displaying a color such as blue or gray instead of white.
예를 들어, 백라이트를 파란색으로 사용할 경우 이론적으로는 빨간색과 녹색이 표현이 되지 않아 파란색 2차원 영상만 눈에 보이지만 실제로는 백라이트의 파란빛이 2차원용 패널의 빨간필터와 녹색필터를 일부 통과할 가능성이 있기에 예상하지 못한 복합적인 색혼합이 발생하여 특수한 이미지의 영상을 생성할 수 있게 된다.For example, if the backlight is used as blue, theoretically, red and green are not expressed, so only the blue two-dimensional image is visible, but in fact, the blue light of the backlight may partially pass through the red and green filters of the two-dimensional panel. Because of this, unexpected color mixing occurs to generate an image of a special image.
그리고 회색은 수치로 보면 흰색(255레벨)보다 낮은 수치를 의미하며, 2차원 영상이 전체적으로 어두워지는 효과를 가지게 된다.Gray means lower value than white (level 255), and the 2D image is darkened overall.
즉, 디스플레이 장치의 밝기를 조절하기 위하여 OSD를 통하여 명암조절을 하는 하드웨어적인 방법과 비교하여 회색으로 명암조절을 하는 소프트웨어적인 방법과 동일한 효과를 가진다고 볼 수 있다.That is, it can be seen that it has the same effect as the software method of adjusting the contrast to gray compared to the hardware method of adjusting the contrast through the OSD to adjust the brightness of the display device.
이때, 관측되는 2차원 영상의 해상도는 마스크 패널(240)의 해상도와 동일하다.In this case, the resolution of the observed 2D image is the same as that of the mask panel 240.
그러므로 고해상도를 가지는 마스크 패널(240)을 사용하면, 관측자는 고해상도의 선명한 2차원 영상을 경험할 수 있다.Therefore, using the mask panel 240 having a high resolution, the observer can experience a high-resolution clear two-dimensional image.
또한, 디스플레이장치(백라이트)(230)와 렌즈어레이(220)의 조합은 능동(active) 백라이트라고 볼 수 있는데, 2가지 기능을 할 수 있다.In addition, the combination of the display device (backlight) 230 and the lens array 220 may be regarded as an active backlight, and may serve two functions.
하나는 백라이트의 밝기를 소프웨어적인 방법으로 사용자의 목적에 맞게 조절하는 것이며, 두 번째는 디스플레이장치(230)의 일부 픽셀들만 빛을 발생시킴으로써 방향성을 가진 지향성 광원을 생성할 수 있는 것이다.One is to adjust the brightness of the backlight according to the user's purpose in a software way, and the second is to generate a directional light source having a directional light by generating only some pixels of the display device 230.
본 발명에서 사용하는 집적영상디스플레이 시스템에서는 3차원 영상과 2차원 영상을 한 화면에 혼합하여 디스플레이하는 것이 가능하다.In the integrated image display system used in the present invention, it is possible to display a mixture of a 3D image and a 2D image on one screen.
이를 위해서는 3차원 영상 영역은 3차원 모드로 그리고 2차원 영상 영역은 2차원 모드로 각각 독립적으로 디스플레이하면 된다.To this end, the three-dimensional image region may be displayed independently in the three-dimensional mode and the two-dimensional image region in the two-dimensional mode.
도 5는 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 2차원과 3차원의 혼용모드 시의 동작상태 개요도이다.FIG. 5 is a schematic diagram of an operation state of a mixed mode of 2D and 3D of an integrated image display system using a mask panel.
도 5는 3차원/2차원 혼용모드의 작동원리를 보여준다.5 shows the operation principle of the 3D / 2D mixed mode.
2차원 영상영역에서는 2차원 영상과 크기와 모양이 같은 하얀 영상(광원)이 디스플레이장치(230)에 표현되고 2차원 영상이 마스크 패널(240)에 독립적으로 표시된다.In the 2D image area, a white image (light source) having the same size and shape as the 2D image is displayed on the display apparatus 230, and the 2D image is independently displayed on the mask panel 240.
한편, 3차원 영상 영역에서는 요소영상들이 디스플레이장치(230)에 표시되며, 마스크 패턴이 마스크 패널(240)에 표시된다.Meanwhile, in the 3D image area, element images are displayed on the display apparatus 230, and a mask pattern is displayed on the mask panel 240.
이러한 3차원/2차원 혼용모드 기능은 실질적인 3차원 디스플레이에서 주요한 기능이 될 수 있다.This 3D / 2D mixed mode function may be a major function in a practical 3D display.
앞에서는 세 가지 모드(3차원 모드, 2차원 모드, 3차원/2차원 혼용모드)를 이론적으로 설명하였다.In the above, the three modes (three-dimensional mode, two-dimensional mode, three-dimensional / two-dimensional mixed mode) has been described theoretically.
도 6은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 실험도로서, 실험적으로 확인하기 위한 디스플레이 실험 구조를 보여주며, 도 7은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템을 실제로 구성한 실험장치사진이다.FIG. 6 is an experimental view of an integrated image display system using a mask panel, and shows a display experiment structure for experimentally confirming. FIG.
렌즈어레이(220)와 마스크 패널(240)이 서로 밀착되어 z=0의 위치에 있다고 가정한다.It is assumed that the lens array 220 and the mask panel 240 are in close contact with each other at a position of z = 0.
즉, 마스크 패널(240)의 두께는 무시하였다. That is, the thickness of the mask panel 240 was ignored.
LCD는 기초렌즈의 초점거리인 z=-f의 위치에 둔다.The LCD is positioned at z = -f, which is the focal length of the primary lens.
그런데 렌즈어레이와 LCD 사이의 거리가 f인 점과 LCD의 픽셀(Pixel)들의 물리적인 구조 때문에 필연적으로 색분리 현상이 발생한다.However, color separation occurs inevitably due to the fact that the distance between the lens array and the LCD is f and the physical structure of the pixels of the LCD.
따라서, 이를 보완하기 위하여 디퓨저(Diffuser)가 필요하다.Therefore, a diffuser is required to compensate for this.
도 7에서 확인할 수는 없지만, LCD표면에 디퓨저 필름을 부착시켰다.Although not confirmed in FIG. 7, a diffuser film was attached to the LCD surface.
도 7에 사용된 광학 및 전자 기기의 사양은 다음과 같다.Specifications of the optical and electronic devices used in FIG. 7 are as follows.
렌즈어레이의 크기는 24″이고, 기초렌즈의 수는 330×180 개이다.The lens array has a size of 24 ″ and the number of basic lenses is 330 × 180.
기초렌즈의 초점거리 f는 8㎜이고, 기초렌즈의 크기는 1.6×1.6㎜ 이며, 시야각은 약 11° 이다. The focal length f of the base lens is 8 mm, the size of the base lens is 1.6 x 1.6 mm, and the viewing angle is about 11 degrees.
LCD는 BenQ XL-2411t모델인데, 화면크기는 24″이다.The LCD is a BenQ XL-2411t with a 24 "screen size.
그리고 해상도는 1920×1080이며, 수직방향의 최대주사율은 120Hz이다.The resolution is 1920 × 1080 and the maximum scanning rate in the vertical direction is 120 Hz.
마스크 패널(240)로는 동일 모델 제품의 내부에 있는 LC패널이 사용되었다.As the mask panel 240, an LC panel inside the same model product was used.
먼저, 디스플레이 실험에 필요한 요소영상 생성은 CG픽업을 통하여 이루어졌다.First, the element image generation required for the display experiment was performed through CG pickup.
도 6과 같이 2개의 평면 물체들(꽃배경, ‘DSL')가 각각 -15f와 10f에 있다고 가정한다.As shown in FIG. 6, two planar objects (flower background, 'DSL') are assumed to be at −15f and 10f, respectively.
여기서 f= 8㎜이므로, 두 물체의 위치는 각각 -120mm와 80mm에 해당한다.Since f = 8 mm, the positions of the two objects correspond to -120 mm and 80 mm, respectively.
렌즈어레이와 동일한 주기를 가지는 가상의 핀홀(Pinhole)어레이를 통하여 두 물체들에 대한 요소영상들을 획득하였다.Elemental images of the two objects were acquired through a virtual pinhole array having the same period as the lens array.
이때, 기존 방식과 다르게 마스크 패널을 이용한 집적영상 방식에 적합한 새로운 요소영상 생성원리를 적용하였다.At this time, unlike the existing method, a new element image generation principle suitable for an integrated image method using a mask panel was applied.
렌즈분할 수(또는 시간다중화 수)는 2×2이다.The lens division number (or time multiplexing number) is 2 × 2.
하나의 마스크 패턴과 이에 대응하여 생성된 요소영상들이 한 쌍을 이루게 한다.One mask pattern and the element images generated corresponding thereto are paired.
총 4쌍의 마스크 패턴들과 요소영상들을 순차적으로 그리고 반복적으로 도 7의 LC패널과 LCD에 각각 표시하였다.A total of four pairs of mask patterns and element images were sequentially and repeatedly displayed on the LC panel and the LCD of FIG. 7, respectively.
컴퓨터에 의하여 초당 120쌍의 마스크 패턴들과 요소영상들이 동기화되어 디스플레이되었다.120 pairs of mask patterns and elementary images per second were displayed by the computer in synchronization.
따라서, 관측자는 초당 30(=120/4) 장의 기존 영상을 보는 것과 동일한 시각효과를 가진다.Thus, the observer has the same visual effect as seeing 30 (= 120/4) conventional images per second.
도 8은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 3차원 모드에서의 결과 영상 사진이다.8 is a resultant image photograph in a 3D mode of an integrated image display system using a mask panel.
즉, 도 8은 재생되는 영상을 카메라로 촬영한 영상 사진들이다.That is, Figure 8 is a picture of the picture taken by the camera to play the video.
도 8(a)와 도 8(b)는 각각 왼쪽과 오른쪽에서 촬영한 것이다. 8 (a) and 8 (b) are taken from the left and right, respectively.
이에, 도 8에서는 재생된 영상의 시차를 확인할 수 있고, 입체감을 준다는 것을 알 수 있다.Accordingly, in FIG. 8, it is possible to confirm the parallax of the reproduced image and give a three-dimensional effect.
도 9는 도 8에 도시된 영상의 일부분을 확대한 사진으로서, 재생된 3차원 영상의 해상도를 확인하기 위한 실험의 결과를 보여준다.FIG. 9 is an enlarged photograph of a portion of the image illustrated in FIG. 8, and shows a result of an experiment for confirming the resolution of a reproduced 3D image.
여기서는 앞 물체('DSU')가 z=0에 있다고 가정하고 실험을 진행하였다.In this case, the experiment was performed assuming that the front object ('DSU') is at z = 0.
도 9(a)는 마스크를 사용하지 않는 기존 방식으로 재생된 영상의 일부를 확대한 것이고, 도 9(b)는 마스크 패널을 사용한 방식으로 재생된 영상의 일부를 확대한 것이다.FIG. 9A is an enlarged view of a part of an image reproduced by a conventional method without using a mask, and FIG. 9B is an enlarged view of a part of an image reproduced by a method using a mask panel.
따라서, 도 9로부터 마스크 패널을 이용한 집적영상 방식으로 디스플레이되는 3차원 영상의 해상도가 기존방식보다 2×2 배로 향상됨을 실험적으로 확인할 수 있다.Accordingly, it can be experimentally confirmed from FIG. 9 that the resolution of the 3D image displayed in the integrated image method using the mask panel is improved by 2 × 2 times than the conventional method.
도 10은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 2차원 모드에서의 결과 영상 사진으로서, 2차원 모드에서의 실험의 결과를 나타낸다.FIG. 10 is a resultant image photograph in the two-dimensional mode of the integrated image display system using the mask panel, and shows the result of the experiment in the two-dimensional mode.
앞서 설명한 도 7에서 LCD의 전체 화면에 흰 색을 가진 단색 영상만을 표시하면, LCD가 백라이트의 역할을 한다.In FIG. 7 described above, when only a monochrome image having a white color is displayed on the entire screen of the LCD, the LCD serves as a backlight.
그리고 LC패널에 마스크 패턴이 아닌 고해상도의 2차원 영상을 디스플레이함으로써 2차원 모드를 구현하였다.In addition, two-dimensional mode was realized by displaying a high-resolution two-dimensional image instead of a mask pattern on the LC panel.
도 10(a)는 LC패널에 표시되는 1920×1080 해상도의 원본 영상이며, 도 10(b)는 관측되는 영상으로서, 원본 영상과 동일한 고해상도의 영상 표현이 가능함을 확인할 수 있다.10 (a) is an original image of 1920 x 1080 resolution displayed on the LC panel, Figure 10 (b) is an observed image, it can be seen that the same high-resolution image representation as the original image can be confirmed.
한편, 3차원/2차원 혼용모드를 위한 요소영상들과 마스크 패턴은 각각 2단계의 과정을 통하여 생성된다.Meanwhile, element images and mask patterns for the 3D / 2D mixed mode are generated through a two-step process.
요소영상들의 경우, 1단계에서는 도 6에서처럼 배경물체와 전면 물체를 원하는 위치에 놓고 요소영상들을 생성한다.In the case of element images, in step 1, element images are generated by placing a background object and a front object in a desired position as shown in FIG.
2단계에서는 요소영상들을 구성하는 픽셀들 중에서, 전면물체를 구성하는 픽셀들과 중복되는 위치의 픽셀들의 색을 모두 흰 색으로 바꾼다.In the second step, all of the pixels constituting the element images, the colors of the pixels overlapping with the pixels constituting the front object are changed to white.
즉, 2단계는 2차원 영상의 형태와 크기를 가진 흰 물체 영상과 요소영상들을 합성하는 것과 같다.That is, the second step is the same as synthesizing the white object image and the element images having the shape and size of the two-dimensional image.
이 영역은 전면에 위치한 2차원 영상에 대한 백라이트가 된다.This area becomes the backlight for the two-dimensional image located in front.
마스크 패턴의 경우에는 먼저 3차원 모드에서와 같이 마스크 패턴을 만든다.In the case of a mask pattern, a mask pattern is first created as in the 3D mode.
다음 단계로서 마스크 패턴에 2차원 영상을 덧붙여 합성한다.As a next step, a 2D image is added to a mask pattern and synthesized.
이렇게 합성된 여러 쌍의 요소영상들과 마스크 패턴들을 각각 LCD와 마스크 패널에 동기화시켜 디스플레이하면, 3차원 영상과 2차원 영상이 혼합된 영상을 관측할 수 있다.When the synthesized pairs of element images and mask patterns are synchronized and displayed on the LCD and the mask panel, respectively, the mixed image of the 3D image and the 2D image can be observed.
이때에 2차원 영상은 렌즈어레이의 표면, 즉 z=0에 위치한다.At this time, the 2D image is positioned on the surface of the lens array, that is, z = 0.
실제의 실험에서는 배경물체를 z=-10f 및 2개의 평면 캐릭터를 z=10f 둔 것으로 가정하였다.In the actual experiment, it is assumed that the background object is z = -10f and two plane characters are z = 10f.
이 실험에서는 마스크 패널을 사용하지 않는 기존 방식으로 3차원 모드를 구현하였고, LC패널에 2차원 영상만을 표현하였다.In this experiment, the 3D mode was implemented by the conventional method without using the mask panel, and only the 2D image was represented on the LC panel.
즉, 마스크 패널의 마스크 패턴 영역만 모두 단순 투과영역으로 바꾸었다.That is, only the mask pattern area of the mask panel was changed to the simple transmission area.
이를 위하여 흰 바탕에 2차원 영상만이 존재하는 합성 영상을 LC패널에 표시하였다.For this purpose, a composite image in which only two-dimensional images exist on a white background is displayed on the LC panel.
실험 결과는 도 11에서 확인할 수 있다.Experimental results can be seen in FIG.
도 11은 마스크 패널을 이용한 집적영상 디스플레이 시스템의 혼용모드에서의 이미지사진으로서, 도 11(a)는 왼쪽 시점에서 관측된 영상이며, 도 11(b)는 오른쪽 시점에서 관측된 영상이다.FIG. 11 is an image photograph in a mixed mode of an integrated image display system using a mask panel, in which FIG. 11 (a) is an image observed from the left viewpoint and FIG. 11 (b) is an image observed from the right viewpoint.
따라서, 도 11에서 배경 영상과 2차원 영상, 전면 영상들 사이의 시차 및 입체감을 확인할 수 있다.Accordingly, in FIG. 11, parallax and three-dimensional effects between the background image, the 2D image, and the front image can be confirmed.
그리고 2차원 영상도 고해상도로 표현되고 있음을 확인할 수 있다.And it can be seen that the two-dimensional image is also expressed in high resolution.
결국, 본 발명에서는 마스크 패널이 사용된 집적영상 기반의 3차원 및 2차원으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 제안하였고, 광학적으로 디스플레이하는 실험을 수행하였다.As a result, the present invention proposed a display system that can be switched to an integrated image based 3D and 2D using a mask panel, and performed an optical display experiment.
세 가지 모드에 적합한 요소영상들과 마스크패턴을 생성하는 방법을 설명하고, 컴퓨터적인 방법으로 생성하였으며, 생성된 요소영상들과 마스크 패턴들을 동기화시켜 광학적으로 디스플레이하는 실험을 수행하였다.A method of generating element images and mask patterns suitable for three modes has been described, and a computer generated method is used. An experiment of optically displaying the generated element images and mask patterns by synchronizing them is performed.
그 결과, 마스크 패널을 사용하는 3차원 모드에서 큰 깊이 감을 표현할 수 있고, 해상도 또한 향상되고, 2차원 모드에서는 고해상도의 2차원 영상도 표현할 수 있음을 도 8 내지 도 10의 실험 결과 사진을 통해 확인할 수 있다.As a result, it can be confirmed through the photographs of the experiment results of FIGS. 8 to 10 that the 3D mode using the mask panel can express a great depth, the resolution is improved, and the high resolution 2D image can be expressed in the 2D mode. Can be.
또한, 도 11에 도시된 사진과 같이 3차원 영상과 2차원 영상을 동시에 표현할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 11, the 3D image and the 2D image may be simultaneously displayed.
따라서, 본 발명 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법은 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표현하거나 또는, 2차원 영상과 3차원 영상을 한 화면에 동시에 표현함으로써 다양한 영상을 감상할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.Therefore, the present invention provides a method for implementing a display system which can be switched to 3D and 2D images in an integrated image using a mask panel, or selectively expressing 2D images and 3D images, or displaying 2D images and 3D images. By expressing on one screen at the same time, there is a remarkable effect such as viewing various images.

Claims (3)

  1. 영상획득장치(130)에 저장된 요소영상들은 디스플레이장치(230)에 의해 렌즈어레이(220)와 마스크 패널(240)을 순차적으로 투시되어 공간상에 3차원 영상(210)으로 디스플레이되는 것으로, 상기 디스플레이장치(230)가 흰색으로 표시되고 마스크 패널(240)에는 2차원 영상이 디스플레이되면, 관측자는 2차원 영상만을 관측할 수 있는 것이 특징인 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법.The element images stored in the image acquisition device 130 are sequentially displayed through the lens array 220 and the mask panel 240 by the display device 230 and displayed as a 3D image 210 in space. When the device 230 is displayed in white and a two-dimensional image is displayed on the mask panel 240, the viewer can observe only the two-dimensional image. A method of implementing a switchable display system.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 디스플레이장치(230)의 일부 영역에만 흰색으로 표시되고, 상기 디스플레이장치(230)의 흰색 영역에 대응되는 마스크 패널(240)의 영역에 2차원 영상이 디스플레이되면, 관측자는 디스플레이장치(230)의 흰색 영역에 대응되는 2차원 영상을 관측할 수 있는 것이 특징인 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법.When only a portion of the display apparatus 230 is displayed in white and a 2D image is displayed in the region of the mask panel 240 corresponding to the white region of the display apparatus 230, the observer of the display apparatus 230 may be configured. A method of implementing a display system that can be switched to three-dimensional and two-dimensional images in an integrated image using a mask panel characterized in that the two-dimensional image corresponding to the white area can be observed.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    흰색으로 표시되지 않는 상기 디스플레이장치(230)의 나머지 영역에서는 요소영상들이 렌즈어레이(220)와 마스크 패널(240)을 통과하여 공간상에 3차원 영상이 디스플레이됨으로써 관측자는 흰색으로 표시되지 않는 상기 디스플레이장치(230)의 나머지 영역에 대응하는 3차원 영상을 관측할 수 있는 것이 특징인 마스크 패널이 사용된 집적영상에서 3차원 및 2차원 영상으로 전환가능한 디스플레이 시스템을 구현하는 방법.In the remaining areas of the display device 230 that are not displayed in white, the element images pass through the lens array 220 and the mask panel 240 to display a three-dimensional image in space so that the viewer does not display white. A method of implementing a display system that can be switched to three-dimensional and two-dimensional images in an integrated image using a mask panel characterized in that the three-dimensional image corresponding to the remaining area of the device 230 can be observed.
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